(57)【要約】【課題】切削工具の状態を迅速に判別し、加工効率の向上を図ること。【解決手段】本発明の切削工具状態検出システムは、工作機械本体に設けられた回転駆動部に取り付けられた、周囲に突出する刃を有する切削工具の回転周囲までの距離を、当該切削工具の回転時に計測する距離計測手段と、距離計測手段にて計測された距離データを蓄積する距離データ蓄積手段と、異なるタイミングで計測され距離データ蓄積手段に蓄積された各距離データを比較する距離データ比較手段と、距離データ比較手段による比較結果に基づいて、切削工具の状態を判別する切削工具状態判別手段と、を備え、上記距離データ比較手段は、各距離データから、切削工具に設けられた刃までの距離を計測した刃部箇所データ部分をそれぞれ特定し、当該各刃部箇所データ部分を比較する、という構成をとる。【選択図】図３
2013240842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械本体に設けられた回転駆動部に取り付けられた、周囲に突出する刃を有する切削工具の回転周囲までの距離を、当該切削工具の回転時に計測する距離計測手段と、
前記距離計測手段にて計測された距離データを蓄積する距離データ蓄積手段と、
異なるタイミングで計測され前記距離データ蓄積手段に蓄積された各前記距離データを比較する距離データ比較手段と、
前記距離データ比較手段による比較結果に基づいて、前記切削工具の状態を判別する切削工具状態判別手段と、を備え、
前記距離データ比較手段は、前記各距離データから、前記切削工具に設けられた前記刃までの距離を計測した刃部箇所データ部分をそれぞれ特定し、当該各刃部箇所データ部分を比較する、
切削工具状態検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具状態検出システムであって、
前記距離計測手段は、前記切削工具の回転周囲に所定の光を照射することによって当該回転周囲までの距離を計測する光学計測部を備えており、
前記距離計測手段を囲んで当該距離計測手段を収容するケースを備え、
前記光学計測部が前記切削工具の回転周囲までの距離を計測可能なよう、前記光学計測部を前記ケース内から前記切削工具に向かって露出させる開口部を前記ケースに形成すると共に、当該開口部を開閉するよう可動可能なシャッタを備えた、
切削工具状態検出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の切削工具状態検出システムであって、
前記工作機械の動作状態が、前記切削工具による切削加工時である場合と、当該切削工具の回転周囲までの距離を計測する計測時である場合と、を検出すると共に、前記切削加工時には前記光学計測部が前記ケース内から外部に露出しないよう前記シャッタを閉じ、前記計測時には前記光学計測部が前記ケース内から前記切削工具に向かって露出するように前記シャッタを開くよう、当該シャッタを可動制御するシャッタ制御手段を備えた、
切削工具状態検出システム。
【請求項４】
請求項３に記載の切削工具状態検出システムであって、
少なくとも前記切削加工時に、前記ケース内に所定の気体を流入する気体流入手段を備えた、
切削工具状態検出システム。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の切削工具状態検出システムであって、
前記計測時に前記切削工具に対して気体を吹き付ける気体吹付手段を備えた、
切削工具状態検出システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の切削工具検出システムであって、
前記切削工具に前記刃が複数設けられており、
前記切削工具状態判別手段は、前記切削工具に設けられた前記複数の刃にそれぞれ対応する前記各刃部箇所データ部分の比較を行い、前記各刃における当該刃までの距離の差を当該刃の数で平均した値に基づいて前記切削工具の状態を判別する、
切削工具状態検出システム。
【請求項７】
工作機械本体に設けられた回転駆動部に取り付けられた、周囲に突出する刃を有する切削工具の回転周囲までの距離を、当該切削工具の回転時に計測する距離計測工程と、
計測された距離データを蓄積する距離データ蓄積工程と、を有すると共に、
異なるタイミングで計測され蓄積された各前記距離データを比較する距離データ比較工程と、
前記距離データ比較工程における比較結果に基づいて、前記切削工具の状態を判別する切削工具状態判別工程と、を有し、
前記距離データ比較工程は、前記各距離データから、前記刃までの距離を計測した刃部箇所データ部分をそれぞれ特定し、当該各刃部箇所データ部分を比較する、
切削工具状態検出方法。
【請求項８】
請求項７に記載の切削工具状態検出方法であって、
前記距離計測工程は、周囲を囲むケースに収容された光学計測部にて前記切削工具の回転周囲に所定の光を照射することによって当該回転周囲までの距離を計測し、
前記光学計測部が前記切削工具の回転周囲までの距離を計測可能なよう、前記光学計測部を前記ケース内から前記切削工具に向かって露出させる前記ケースに形成された開口部を、シャッタにて開閉するよう制御するシャッタ制御工程を有する、
切削工具状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具状態検出システムにかかり、特に、工作機械に装着された先端に刃を有する切削工具の状態を検出するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボール盤、フライス盤、マシニングセンターなどの工作機械では、スピンドルヘッド部に工具を保持したツーリングホルダを取り付け、当該スピンドルヘッド部を回転駆動することにより工具を回転し、工作対象物を機械加工する。そして、このようなツーリングホルダは、スピンドルヘッド部に着脱自在であり、工具の交換が容易となっている。
【０００３】
ここで、一般的なツーリングホルダの構造を、図１（Ａ），図１（Ｂ）を参照して説明する。なお、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）を下方から見た図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、ツーリングホルダ１は、所定の長さを有する形状に形成されている。そして、ツーリングホルダ１は、一端側に工具を保持する工具保持部１１を形成しており、他端側には工作機械本体のスピンドルヘッド部３に固定されるシャンク部１３を形成している。また、工具保持部１１とシャンク部１３との間には、フランジ部１２が形成されている。
【０００４】
ここで、ツーリングホルダ１の先端には様々な工具を装着可能であるが、本願では、複数の刃２１を有する切削工具２が装着されることとする。具体的に、切削工具２は、略円柱状に形成されており、一端が上記ツーリングホルダ１の工具保持部１１に装着され、他端の周囲（側面）には外側に突出する刃２１が４つ装備されている。なお、切削工具２に装備される刃２１の数は、４つであることに限定されない。
【０００５】
そして、上記シャンク部１３は、ツーリングホルダ１の端部に向かって径が小さくなるよう略円錐状に形成されている。つまり、外側面がテーパー状に形成されている。そして、このシャンク部１３の形状に対応して、スピンドルヘッド部３には、テーパー状のホルダ保持穴３１が形成されている。このホルダ保持穴３１にてシャンク部１３を保持することで、スピンドルヘッド部３を回転駆動させるとツーリングホルダ１も回転し、その先端部に装着された切削工具２を回転させることができる。なお、ツーリングホルダの構造は、特許文献１にも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１８６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようなツーリングホルダ１では、当該ツーリングホルダ１を交換した際に、シャンク部１３とスピンドルヘッド部３のホルダ保持部３１との間に、切削切子などの異物が入ってしまうおそれがある。例えば、図２の領域Ａ内に示すように、切削切子ａがシャンク部１３とホルダ保持部３１との間に入ってしまうと、スピンドルヘッド部３の軸に対してツーリングホルダ１の軸が回転軸に対してずれてしまうことがある。すると、ツーリングホルダ１の先端に取り付けた切削工具２が偏心し、加工不良が生じる、という問題があった。一方で、上述した場合であっても切削工具２の偏心はわずかであるため、これを検出することは困難である。その結果、工具取り付けの際の異常を早期に発見することが難しく、実際に加工しなければならず、時間及び加工の無駄が生じていた。その結果、工作機械を利用した加工の効率の向上を図ることが困難である、という問題があった。
【０００８】
また、刃２１を有する切削工具２は、寿命等により刃２１が損傷する場合があり、そのまま加工を行うと加工不良が生じる、という問題がある。そして、上述同様に、刃２１のわずかな損傷を検出することも困難であり、工作機械を利用した加工の効率の向上を図ることができない、という問題があった。
【０００９】
このため、本発明の目的は、上述した課題である、切削工具の状態を迅速に判別し、加工効率の向上を図る、ことにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一形態である切削工具状態検出システムは、
工作機械本体に設けられた回転駆動部に取り付けられた、周囲に突出する刃を有する切削工具の回転周囲までの距離を、当該切削工具の回転時に計測する距離計測手段と、
前記距離計測手段にて計測された距離データを蓄積する距離データ蓄積手段と、
異なるタイミングで計測され前記距離データ蓄積手段に蓄積された各前記距離データを比較する距離データ比較手段と、
前記距離データ比較手段による比較結果に基づいて、前記切削工具の状態を判別する切削工具状態判別手段と、を備え、
前記距離データ比較手段は、前記各距離データから、前記切削工具に設けられた前記刃までの距離を計測した刃部箇所データ部分をそれぞれ特定し、当該各刃部箇所データ部分を比較する、
という構成をとる。
【００１１】
そして、上記切削工具状態検出システムでは、
前記距離計測手段は、前記切削工具の回転周囲に所定の光を照射することによって当該回転周囲までの距離を計測する光学計測部を備えており、
前記距離計測手段を囲んで当該距離計測手段を収容するケースを備え、
前記光学計測部が前記切削工具の回転周囲までの距離を計測可能なよう、前記光学計測部を前記ケース内から前記切削工具に向かって露出させる開口部を前記ケースに形成すると共に、当該開口部を開閉するよう可動可能なシャッタを備えた、
という構成をとる。
【００１２】
また、上記切削工具状態検出システムでは、
前記工作機械の動作状態が、前記切削工具による切削加工時である場合と、当該切削工具の回転周囲までの距離を計測する計測時である場合と、を検出すると共に、前記切削加工時には前記光学計測部が前記ケース内から外部に露出しないよう前記シャッタを閉じ、前記計測時には前記光学計測部が前記ケース内から前記切削工具に向かって露出するように前記シャッタを開くよう、当該シャッタを可動制御するシャッタ制御手段を備えた、
という構成をとる。
【００１３】
また、上記切削工具状態検出システムでは、
少なくとも前記切削加工時に、前記ケース内に所定の気体を流入する気体流入手段を備えた、
という構成をとる。
【００１４】
また、上記切削工具状態検出システムでは、
前記計測時に前記切削工具に対して気体を吹き付ける気体吹付手段を備えた、
という構成をとる。
【００１５】
また、上記切削工具状態検出システムでは、
前記切削工具に前記刃が複数設けられており、
前記切削工具状態判別手段は、前記切削工具に設けられた前記複数の刃にそれぞれ対応する前記各刃部箇所データ部分の比較を行い、前記各刃における当該刃までの距離の差を当該刃の数で平均した値に基づいて前記切削工具の状態を判別する、
という構成をとる。
【００１６】
また、本発明の他の形態である切削工具状態検出方法は、
工作機械本体に設けられた回転駆動部に取り付けられた、周囲に突出する刃を有する切削工具の回転周囲までの距離を、当該切削工具の回転時に計測する距離計測工程と、
計測された距離データを蓄積する距離データ蓄積工程と、を有すると共に、
異なるタイミングで計測され蓄積された各前記距離データを比較する距離データ比較工程と、
前記距離データ比較工程における比較結果に基づいて、前記切削工具の状態を判別する切削工具状態判別工程と、を有し、
前記距離データ比較工程は、前記各距離データから、前記刃までの距離を計測した刃部箇所データ部分をそれぞれ特定し、当該各刃部箇所データ部分を比較する、
という構成をとる。
【００１７】
そして、上記切削工具状態検出方法では、
前記距離計測工程は、周囲を囲むケースに収容された光学計測部にて前記切削工具の回転周囲に所定の光を照射することによって当該回転周囲までの距離を計測し、
前記光学計測部が前記切削工具の回転周囲までの距離を計測可能なよう、前記光学計測部を前記ケース内から前記切削工具に向かって露出させる前記ケースに形成された開口部を、シャッタにて開閉するよう制御するシャッタ制御工程を有する、
という構成をとる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように構成されることにより、迅速かつ適切に、切削工具の異常を検出することができ、工作機械を利用した加工効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】切削工具が装着されたツーリングホルダの取り付け状態を示す図である。
【図２】切削工具が装着されたツーリングホルダの取り付け状態を示す図である。
【図３】切削工具状態検出システムの構成を示す図である。
【図４】切削工具状態検出システムが備える距離計測装置の構成を示す図である。
【図５】切削工具状態検出システムが備える距離計測装置の構成を示す図である。
【図６】切削工具状態検出システムが備える制御装置の構成を示す図である。
【図７】切削工具状態検出システムによる距離データの処理の様子を示す図である。
【図８】切削工具状態検出システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜実施形態１＞
本発明の第１の実施形態を、図１乃至図８を参照して説明する。図１乃至図２は、切削工具及びツーリングホルダの構成を示す図である。図３は、切削工具状態検出システムの構成を示す図である。図４乃至図５は、距離計測装置の構成を示す図である。図６は、制御装置の構成を示す図である。図７は、距離データの処理の様子を示す説明図である。図８は、切削工具状態検出システムの動作を示すフローチャートである。
【００２１】
［構成］
本実施形態における切削工具状態検出システムは、ボール盤、フライス盤、マシニングセンターなどの工作機械に装備するものである。そして、切削工具状態検出システムは、工作機械本体に設けられた回転駆動するスピンドルヘッド部３（回転駆動部）に取り付けられた切削工具２が装着されたツーリングホルダ１の振れ、つまり、スピンドルヘッド部３と切削工具２との軸がずれていることを検出するための利用可能である。また、切削工具状態検出システムは、ツーリングホルダ１に装着された切削工具２の刃２が摩耗や欠けているなどの不良状態を検出するために利用可能である。
【００２２】
ここで、本実施形態におけるツーリングホルダ１に装着される切削工具２について、ツーリングホルダ１と共に説明する。まず、図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、ツーリングホルダ１は、所定の長さを有する形状に形成されており、一端側（図１（Ａ）の下側部分）には、先端部（図１（Ａ）で下側端部）で切削工具２などの各種工具２を保持する略円柱状の工具保持部１１を有している。また、ツーリングホルダ１の他端側（図１（Ａ）の上側部分）には、工作機械本体のスピンドルヘッド部３に固定されるシャンク部１３を形成している。このシャンク部１３は、端部（図１（Ａ）の上側端部）に向かうにつれて径が小さくなるよう略円錐状に形成されている。つまり、外側面がテーパー状に形成されている。なお、このシャンク部１３は、上述したように、スピンドルヘッド部３に形成されたテーパー状のホルダ保持穴３１に保持されることで、工作機械本体に装着することができる。そして、スピンドルヘッド部３を回転駆動することで、ツーリングホルダ１も回転し、その先端部に取り付けられた切削工具２を回転させ、加工を行うことができる。
【００２３】
そして、ツーリングホルダ１の先端に装着される切削工具２は、本実施形態では、略円柱状であり、その先端の外周面に４つの刃２１が外側に向かって突出して設けられて構成されている。但し、切削工具２に装備される刃２１の数は、４つであることに限定されない。
【００２４】
ここで、ツーリングホルダ１が装着される工作機械１００の構成、及び、切削工具状態検出システムの構成を、図３を参照して説明する。工作機械１００には、上述したようにスピンドルヘッド部３に装着されたツーリングホルダ１の下方、つまり、装着された切削工具２の先端側に、加工テーブル１０１が位置する。この加工テーブル１０１は、切削工具２にて加工する加工物を載置するものである。
【００２５】
また、工作機械１００には、切削工具２による切削加工時に、当該切削工具２を冷却するための水などの冷却液を切削工具２に対して散布する冷却液散布装置１０２を備えている（図３の矢印Ｙ３参照）。この冷却液散布装置１０２は、切削加工が実行されている間は、当該切削加工の作動に応じて冷却液を散布するよう可動する。なお、冷却液散布装置１０２は、後述する切削工具２の回転周囲までの距離を計測するときには作動せず、冷却液は散布しない。
【００２６】
また、上記加工テーブルＴには、距離センサユニット４（距離計測手段）が固定して設けられている。この距離センサユニット４は、加工テーブルＴに固定され上方に延びる支柱の上端側に装備されており、ツーリングホルダ１に装着される切削工具２の端部、つまり、切削工具２に設けられる刃２１の箇所に近接して位置している。なお、距離センサユニット４は、加工テーブルＴに固定装備されていることに限定されない。
【００２７】
上記距離センサユニット４の構成を図４及び図５を参照して説明する。図４は、図３に示すように距離センサユニット４を側方から見たときの断面図であって当該距離センサユニット４の内部の構成を示す概略図であり、図５は、図３における切削工具２側から距離センサユニット４の側面を見たときの概略図である。
【００２８】
図４の断面図に示すように、距離センサユニット４は、外周を囲うケース４０を備えており、当該ケース４０の内部に、切削工具２の回転周囲までの距離を計測する距離センサ４１（光学計測部）が収容されている。この距離センサ４１は、例えば、計測対象物にレーザ光を照射する照射部４１ａと、当該計測対象物からの反射光を受信する受信部４１ｂと、により構成されており、受信した反射光から、計測対象物までの距離を計測するセンサである。
【００２９】
そして、本実施形態では、上記距離センサ４１は、当該距離センサ４１が位置する箇所から、切削工具２の先端部である刃２１が装備された回転周囲までの距離を、当該切削工具２の回転時（図３の矢印Ｙ１参照）に計測する。特に、本実施形態では、図３の矢印Ｙ２にて示した位置、つまり、切削工具２に刃２１が装着された位置の外周面までの距離を計測する。例えば、距離センサ４１は、上記切削工具２が１回転する間に、当該切削工具２までの距離を２０００回計測する。従って、距離センサ４１は、上述した切削工具２の回転速度に応じて、１回転内で２０００回の計測が可能な時間間隔にて距離データの計測を行う。そして、距離センサ４１は、計測して得られた距離データを制御装置５に送る。なお、距離センサ４１にて切削工具２が１回転する間に距離を計測する回数は、上述した回数に限定されない。
【００３０】
また、距離センサユニット４のケース４０は、図４や図５に示すように、上記距離センサ４１が装備されている箇所の近辺が略長方形状に切除されており、距離センサ４１を構成する照射部４１ａと受信部４１ｂとを外部に露出させる開口部４２が形成されている。なお、この開口部４２の内側には、薄板形状の蓋部材４４が取り付けられており、当該蓋部材４４には、上記開口部４２よりも小さい大きさの略長方形状の第２開口部４４ａが形成されている。そして、第２開口部４４ａは、距離センサ４１を構成する照射部４１ａと受信部４１ｂとを外部に露出させる位置に配置されており、さらに第２開口部４４ａの外周が開口部４２の内側に位置している。このため、距離センサ４１を構成する照射部４１ａと受信部４１ｂとは、第２開口部４４ａと開口部４２とから、外部に露出された状態となり、ケース４０の外側に位置する切削工具２の回転周囲までの距離を計測可能である。
【００３１】
また、距離センサユニット４のケース４０には、板状部材にて構成されたシャッタ４３が開口部４２付近に設けられており、当該開口部４２を塞ぐよう構成されている。そして、シャッタ４３は、回転駆動部４３ａに連結された回転軸４３ｂにて回転可能にケース４０に軸支されている。これにより、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開口部４２を塞いだ状態であるシャッタ４３が閉じた状態と、開口部４２が開いた状態であるシャッタ４３が開いた状態と、に可動可能である。
【００３２】
なお、後述するように、シャッタ４３は、少なくとも切削加工時には閉じた状態となり、当該切削加工時に散布される冷却液がケース４０内部に入り込むことを防止するよう機能する。これにより、距離センサ４１を構成する照射部４１ａと受信部４１ｂとに冷却液が付着することを抑制でき、光学的な距離の計測精度の低下を抑制できる。また、開口部４２よりも距離センサ４１側に位置する第２開口部４４ａの大きさを小さく形成していることで、よりケース４０内部に冷却液が入り込むことを防止することができる。なお、上記第２開口部４４ａよりもさらに小さな開口箇所を有する部材を、蓋部材４４と距離センサ４１との間に別途設けてもよい。
【００３３】
また、距離センサユニット４のケース４０には、当該ケース４０内部に空気を流入させる空気流入口４５（気体流入手段）が設けられている。この空気流入口４５は、ケース４０の外部に設けられた空気供給機７（気体流入手段）に接続されており、かかる空気供給機７から供給された空気を、空気流入口４５からケース４０内部に流入させることができる。なお、ケース４０内部に流入させる気体は、空気であることに限定されず、いかなる気体であってもよい。
【００３４】
なお、後述するように、ケース４０内部への空気の流入は、少なくとも切削加工時には常に行われる。これにより、ケース４０から外部に空気が押し出される状態となっており、仮に上述した開口部４２とシャッタ４３との間に隙間があったとしても、ケース４０内部に冷却液が入り込むことを有効に抑制することができる。なお、ケース４０内部への空気の流入は、切削加工時以外に行われていてもよい。
【００３５】
また、距離センサユニット４のケース４０には、切削工具２に向かって空気を吹き付ける空気吹付口４６（気体吹付手段）が設けられている。この空気吹付口４６は、ケース４０の外部に設けられた空気供給機７（気体吹付手段）が接続されており、かかる空気供給機７から供給された空気が、空気吹付口４６を介して切削工具２に吹付けられる。具体的に、空気吹付口４６は、切削工具２の刃２１が形成されている箇所、つまり、上述した距離センサ４１にて距離が計測される切削工具２の回転外周箇所に向かって空気を吹付けるよう、ケース４０に装備されている。なお、図４、図５の例では、空気吹付口４６は開口部４２の上方に設けられているが、ケース４０のいかなる位置に設けられてもよく、ケース４０以外の箇所に設けられてもよい。また、空気吹付口４６から吹付けられる気体は、空気であることに限定されず、いかなる気体であってもよい。さらに、空気吹付口４６から吹付ける空気を供給する空気供給機７として、別のものが装備されていてもよい。
【００３６】
なお、後述するように、空気吹付口４６から切削工具２への空気の吹付けは、当該切削工具２までの距離計測時に行われる。これにより、切削加工時に散布され切削工具２に付着した冷却液を飛ばしたり乾燥させることができ、距離センサ４１による良好な距離の計測を行うことができる。
【００３７】
次に、制御装置５の構成について説明する。まず、制御装置５は、演算装置と記憶装置とを備えた一般的な情報処理装置である。そして、制御装置５は、計測部５１と、比較部５２と、判定部５３と、シャッタ制御部５４と、空気制御部５５と、を備えている。なお、これら各部５１〜５５は、所定の電子回路にて実現されていたり、あるいは、上記演算装置に所定のプログラムが組み込まれることによって構築されている。また、記憶装置は、計測データ記憶部５６と、基準データ記憶部５７と、を備えている。以下、各構成について詳述する。
【００３８】
まず、図示しないが、制御装置５は、操作者による切削加工指令や距離計測指令を受け付けて、工作機械自体の状態を設定し、その動作を制御する。例えば、切削加工指令を受けると、切削加工時の状態となり、切削工具２を回転駆動制御して切削加工すると共に、冷却液を散布するよう制御する。一方、距離計測指令を受けると、計測時の状態となり、後述するように、計測部５１にて計測を実行する。なお、制御装置５は、切削加工時や計測時であることを、計測部５１やシャッタ制御部５４、空気制御部５５などに通知する。
【００３９】
次に、空気制御部５５について説明する。空気制御部５４は、少なくとも切削加工時である場合に、空気供給機７から空気流入口４５に空気を流入するよう制御し、ケース４０内部に空気を流入させる。これにより、切削加工時にケース４０から外部に空気が押し出される状態となり、ケース４０内部に冷却液が入り込むことを有効に抑制することができる。なお、空気制御部５５は、切削加工時に限らず、常時、空気流入口４５からケース４０内部に空気を流入させてもよい。
【００４０】
また、空気制御部５５は、少なくとも計測時である場合に、空気供給機７から空気吹付口４６に空気を流入し、当該空気吹付口４６から切削工具２に空気を吹付けるよう制御する。これにより、計測時には、切削加工時に散布され切削工具２に付着した冷却液を飛ばしたり乾燥させることができる。
【００４１】
次に、シャッタ制御部５４（シャッタ制御手段）について説明する。シャッタ制御部５４は、計測時である場合に、回転駆動部４３ａを駆動してシャッタ４３を開け、開口部４２から距離センサ４１を露出させる。これにより、上述したように、計測部５１にて距離センサ４１を介して計測可能となる。なお、シャッタ制御部５４は、計測時が終了した場合には、回転駆動部４３ａを駆動してシャッタ４３を閉じる。あるいは、シャッタ制御部５４は、少なくとも切削加工時である場合に、シャッタ４３を閉じる。
【００４２】
次に、計測部５１（距離計測手段）について説明する。計測部５１は、計測する旨の指令が入力されて計測時となると、まず、計測用に切削工具２を回転するよう工作機械自体に指示を出す。これにより、切削工具２が回転すると、計測部５１は、上述した距離センサ４１の動作を制御して切削工具２の回転周囲に対してレーザを照射してその反射光を受信することで距離センサ４１から取得したアナログ信号から成る距離データを、ディジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）する。また、計測部５１は、Ａ／Ｄ変換した距離データを、計測データ記憶部５４（距離データ蓄積手段）に送り、当該計測データ記憶部５６に距離データを一時的に蓄積する。つまり、計測データ記憶部５６は、距離データのバッファ機能を有する。
【００４３】
ここで、上述したように計測した距離データの一例を、図７（Ａ）に示す。この図では、縦軸に切削工具２の回転周囲までの距離に対応する計測値である電圧値を示し、横軸は計測時間に対応する切削工具２の回転周囲の計測位置（移動距離）を示している。なお、上記距離センサ４１では、距離が短いほど計測値である電圧値が高くなるよう計測しているため、図７では、縦軸の値が高いほど、距離が短いことを示している。
【００４４】
そして、切削工具２は、外周面に４つの刃２１が設けられているため、距離データは、切削工具２の外周面を１周計測する毎に、４つの山型データが現れる。つまり、図７（Ａ）の１つ目の山型データの頂点が１つ目の刃２１までの距離に対応し、２つ目の山型データの頂点が２つ目の刃２１、というように、４つの刃２１までの距離を計測することができる。ここで、制御装置５は、切削工具２の回転方向の原点を常に認識して当該切削工具２の回転制御を行っているため、上述したように計測される距離データに表れる山型の順番から、切削工具２の各刃２１を特定したそれぞれの距離を計測することができる。なお、各刃２１までの距離は、１回の計測だけでなく、複数回計測した距離データから算出してもよい。
【００４５】
また、計測部５１は、例えば、切削工具２を初めて装着するときといった初期登録を行う旨の指令を受けて計測時となった際には、上述したように計測した各刃２１までの各距離にそれぞれ対応する位置情報（刃部箇所データ部分）を、各刃２１の基準位置情報（基準データ）として基準データ記憶部５７に登録する。一方、計測部５１は、単に計測の指令を受けて計測時となった際には、上述したように計測した各刃２１までの各距離にそれぞれ対応する位置情報（刃部箇所データ部分）を、各刃２１の現在位置情報として計測データ記憶部５６に一時的に記憶する。
【００４６】
そして、比較部５２（距離データ比較手段）は、上述したように計測データ記憶部５４に蓄積されている各刃２１の現在位置情報の処理を行う。具体的には、基準データ記憶部５７に登録されている各刃２１の基準位置情報（例えば、図７（Ａ））と、計測データ記憶部５６に記憶されている最新の各刃２１の現在位置情報（例えば、図７（Ｂ））とを読み出し、刃２１毎に基準位置情報と現在位置情報との差を算出する。図７（Ａ），（Ｂ）の例では、それぞれ同じ順番に位置する山型データは、同一の刃２１に対応する位置情報であるため、それぞれの刃２１毎に当該刃２１に対応する位置情報の差をとる。そして、比較部５２は、算出した各刃２１の位置情報の差を、判定部５３に渡す。なお、上述したように算出した位置情報の差からは、初期登録時から現在までに、各刃２１の位置がどの程度変化しているか、つまり、ツーリングホルダ１が偏心しているか、あるいは、いずれかの刃２１が摩耗や欠けているか、ということを認識することができるが、かかる判断は以下の判定部５３で行う。
【００４７】
判定部５３（切削工具状態判別手段）は、比較部５２から渡された各刃２１の位置情報の差を受け取り、かかる情報を一時的に保存する。そして、各刃２１の位置の差を刃２１の数で平均する。この平均値が予め設定された値以下であれば、切削工具２が正常状態であると判別し、平均値が予め設定された値以下である場合には、切削工具２が異常状態であると判別する。そして、判定部５３は、各刃２１の位置情報の差と、判別結果とを、表示装置６に渡す。
【００４８】
表示装置６は、判定部５３から渡された各刃２１の位置情報の差と、判別結果とを、表示出力する。これを見た操作者は、判別結果が異常状態である場合には、ツーリングホルダ１が偏心しているか、あるいは、いずれかの刃２１が摩耗や欠けているか可能性があるため、切削工具２を調べる。また、操作者は、判別結果が正常状態であっても、各刃２１の位置情報の差を見て、かかる差が異常に大きい刃２１が存在する場合にも、切削工具２を調べることができる。
【００４９】
［動作］
次に、上述した切削工具状態検出システムの動作を、図８のフローチャートを参照して説明する。まず、スピンドルヘッド部３とツーリングホルダ１とが清掃された状態で、操作者は、切削工具２が装備されたツーリングホルダ１をスピンドルヘッド部３に装着する。これにより、切削工具２を用いた切削加工が可能となる。
【００５０】
上述したように切削加工が可能な状態となったこと指示する操作を操作者がシステムに対して行うと、空気制御部５５により、空気流入部４５からケース４０内に空気が流入される（ステップＳ１）。なお、ケース４０内への空気の流入は、後述する切削加工時のみ行われてもよい。
【００５１】
続いて、操作者は、システムに対して、「計測（初期登録）」の指示を入力する（ステップＳ２で「計測」）。すると、まず、シャッタ制御部５４によりシャッタ４３を開かれ（ステップＳ３、シャッタ制御工程）、また、空気制御部５５により空気吹付口４６から切削工具２に空気が吹付けられる（ステップＳ４）。その後、スピンドルヘッド部３が回転駆動することで、ツーリングホルダ１が回転して装着された切削工具２が回転する。そして、上述したように計測部５１により切削工具２の回転外周までの距離が計測され（距離計測工程）、この距離データを一時的に記憶保持する（ステップＳ５、距離データ蓄積工程）。その後、空気制御部５５による切削工具２に対する空気の吹付けが停止られる（ステップＳ６）。
【００５２】
続いて、システムは、上述したように取得した距離データから各刃２１までの各距離にそれぞれ対応する位置情報を抽出して、各刃２１の基準位置情報（基準データ）として基準データ記憶部５７に登録する（ステップＳ７でＹｅｓ，ステップＳ１３）。
【００５３】
その後、操作者が切削加工を行う際には、システムに対して、「切削加工」の指示を入力する（ステップＳ２で「切削」）。すると、まず、シャッタ制御部５４によりシャッタ４３が閉じているかを確認し、閉じていなければシャッタ制御部５４によりシャッタ４３を閉じて（ステップＳ１１、シャッタ制御工程）、切削加工を行う（ステップＳ１２）。なお、切削加工時には、冷却液散布装置１０２から切削工具２に対して冷却液が散布されるが、上述したように、ケース４０のシャッタ４３は閉じており、かつ、ケース４０内に空気が流入した状態であるため、ケース４０内に冷却液が流入することを抑制することができる。つまり、ケース４０内の光学的な距離センサ４１に冷却液が付着してしまうことを抑制できる。
【００５４】
上述したように切削加工を行ったり、切削工具２（ツーリングホルダ１）の取り付け直しを行うなどした後に、切削工具２の状態を調べる場合に、操作者は、システムに対して「計測」の指示を入力する（ステップＳ２で「計測」）。すると、まず、シャッタ制御部５４によりシャッタ４３が開かれ（ステップＳ３、シャッタ制御工程）、また、空気制御部５５により空気吹付口４６から切削工具２に空気が吹付けられる（ステップＳ４）。その後、スピンドルヘッド部３が回転駆動することで、ツーリングホルダ１が回転して装着された切削工具２が回転する。そして、上述したように計測部５１により切削工具２の回転外周までの距離が計測され（距離計測工程）、この距離データを一時的に記憶保持する（ステップＳ５、距離データ蓄積工程）。その後、空気制御部５５による切削工具２に対する空気の吹付けが停止られる（ステップＳ６）。
【００５５】
続いて、計測部５１は、上述したように取得した距離データから各刃２１までの各距離にそれぞれ対応する位置情報を抽出して、各刃２１の現在位置情報として比較部５２に渡す（ステップＳ７でＮｏ）。比較部５２は、受け取った現在位置情報としての各刃２１の位置情報と、基準データ記憶部５７に記憶されている基準位置情報（基準データ）としての各刃２１の位置情報と、の差を、刃２１毎に算出する（ステップＳ８、距離データ比較工程）。そして、算出した各刃２１の基準位置情報と現在位置情報との差を、判定部５３に渡す。
【００５６】
続いて、判定部５３は、比較部５２から渡された各刃２１の位置情報の差を刃２１の数で平均し、上述したように、切削工具２が正常状態であるか異常状態であるかを判別する（切削工具状態判別工程）。そして、正常状態である場合には（ステップＳ９でＹｅｓ）、そのままであるが、異常状態である場合には（ステップＳ９でＮｏ）、表示装置６から異常状態であることを出力する（ステップＳ１０）。このとき、各刃２１の位置情報の差を出力してもよく、また、正常状態である場合にも、その旨や各刃２１の位置情報の差を出力してもよい。
【００５７】
これにより、操作者は、迅速かつ適切に切削工具２の状態を検出することができ、工作機械を利用した加工効率の向上を図ることができる。
【００５８】
以上、上記実施形態等を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ツーリングホルダ
１１  工具保持部
１２  フランジ部
１３  シャンク部
２  切削工具
２１  刃
３  スピンドルヘッド部
３１  ホルダ保持穴
４  距離センサユニット
４０  ケース
４１  距離センサ
４１ａ  照射部
４１ｂ  受信部
４２  開口部
４３  シャッタ
４３ａ回転駆動部
４３ｂ  回転軸
４４  蓋部材
４４ａ  第２開口部
４５  空気流入口
４６  空気吹付け口
５  制御装置
５１  計測部
５２  比較部
５３  判定部
５４  シャッタ制御部
５５  空気制御部
５６  計測データ記憶部
５７  基準データ記憶部
６  表示装置
７  空気供給機
１００  工作機械
１０１  加工テーブル
１０２  冷却液散布装置
ａ  切削切子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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